PL202597B1 - Sposób wzmacniania istniejącej konstrukcji metalowej - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Niniejszy wynalazek dotyczy sposobu wzmacniania istniejącej konstrukcji metalowej.

Płyty metalowe stosowane na płyty pokładowe promów Ro-Ro (lub Ro-Pax) podlegają korozji i zużyciu z szybkością w zakresie od 0,1 do 0,3 mm na rok, a zwykle z szybkością w zakresie od 0,1 do 0,3 mm na rok, a zwykle z szybkością 0,15 mm na rok. Według zasad i przepisów towarzystw klasyfikacyjnych takich jak Rejestr Lloyd' a, płyty muszą być wymieniane, gdy pierwotna grubość jest zmniejszona o 30%, ponieważ wtedy mechaniczne właściwości są znacznie niższe. Wymagania dotyczące wymiany płyt i odpowiednich zmniejszonych grubości płyt są wyrażone jako funkcja pierwotnej grubości płyty typowych części statku i elementów konstrukcyjnych w dokumencie technicznym rejestru Lloyd'a, zatytułowanym „Pomiar grubości i przegląd kontrolny statków zgodnie z zasadami rejestru Lloyd'a i przepisami klasyfikacji statków- Wersja 2, styczeń 1997. Zmniejszenie modułu sprężystego przekroju i momentu bezwładności powodują naprężenia i ugięcia o wielkości większej niż krytyczna. Płyty w innych częściach statku także muszą być wymienione, gdy zmniejszenie ich grubości osiąga wartość wskazaną przez towarzystwa klasyfikacyjne.

Znany sposób naprawy konstrukcji metalowych statków polega na tym, że usuwa się płytę pokładową i wymienia w celu przedłużenia trwałości statku. Znany wcześniej sposób i wymaga intensywnej pracy i musi obejmować: wymianę pierwotnego usztywnienia; odłączenie rur i przewodów; usunięcie materiału izolacji ogniowej, i tak dalej, od spodu płyt pokładowych; budowanie rusztowań i intensywne spawanie. Jest to ogólnie bardzo kosztowne, czasochłonne i moż e nawet spowodować płynięcie zmęczeniowe w spoinach, ponieważ te spoiny są trudne do wykonania na miejscu.

W opisie patentowym PL 189 127 jest ujawniony sposób wytwarzania płyty kompozytowej do budowania zbiornikowców polegający na tym, że zestawia się dwie warstwy blachy zewnętrzną i wewnętrzną z warstwą środkową, która jest wykonana z termoutwardzalnego tworzywa sztucznego. W tym znanym dokumencie wyjś ciowe obliczenia parametrów poszczególnych warstw dotyczą obciążeń, które są rozkładane pomiędzy dwiema płytami znajdującymi się po obu zewnętrznych stronach warstwy pośredniej. Jednak ten sposób wytwarzania płyty kompozytowej nie może być zastosowany do naprawiania istniejących, zużytych poszyć statków, chyba że taka naprawa polegałaby na całkowitej wymianie poszycia na nowe z płyty kompozytowej.

Celem wynalazku jest zapewnienie sposobu wzmacniania istniejących konstrukcji metalowych bez potrzeby usuwania członów usztywniających i innych elementów.

Według wynalazku, sposób wzmacniania istniejącej konstrukcji metalowej, polegający na tym, że przy płycie metalowej istniejącej konstrukcji umieszcza się wzmacniającą warstwę metalową z odstępem od tej płyty metalowej i tworzy się co najmniej jedną wnękę pomiędzy wewnętrzną powierzchnią płyty metalowej i wewnętrzną powierzchnią wzmacniającej warstwy metalowej, po czym do tej co najmniej jednej wnęki wtryskuje się nieutwardzone tworzywo sztuczne i utwardza się to tworzywo sztuczne tworząc warstwę pośrednią i doprowadzając do przywierania tworzywa sztucznego do wewnętrznej powierzchni płyty metalowej i wewnętrznej powierzchni wzmacniającej warstwy metalowej, charakteryzuje się tym, że przed wtryśnięciem tworzywa sztucznego w co najmniej jednej wnęce umieszcza się człony podporowe w styku z wewnętrzną powierzchnią płyty metalowej istniejącej konstrukcji i wewnętrzną powierzchnią wzmacniającej warstwy metalowej.

Korzystnie, wzmacniającą warstwę metalową dołącza się do drugich końców elementów dystansowych, których pierwsze końce wcześniej łączy się z wewnętrzną powierzchnią płyty metalowej istniejącej konstrukcji.

Korzystnie też stosuje się metalowe elementy dystansowe, które łączy się z płytą metalową istniejącej konstrukcji i wzmacniającą warstwą metalową poprzez spawanie.

Elementy dystansowe są płytowymi elementami dystansowymi, elementami dystansowymi z tworzywa sztucznego, koł nierzami zespołów łączących lub prę tami podporowymi.

Przed umieszczaniem wzmacniającej warstwy metalowej wewnętrzną powierzchnię płyty metalowej można śrutować lub piaskować i oczyszczać.

Korzystnie, stosuje się wzmacniającą warstwę metalową o grubości mniejszej niż 20 mm.

Wtryskuje się tworzywo sztuczne na warstwę pośrednią o grubości co najmniej 10 mm. Warstwę zwłaszcza korzystnie wytwarza się z tworzywa sztucznego, które jest elastomerem.

Korzystnie pokrywa się płytę metalową istniejącej konstrukcji, którą jest wyłożenie tunelu, platforma mostu, ładownia towarów, burta statku, pokład statku, gródź, zewnętrzna konstrukcja statku,

PL 202 597 B1 zbiornik na odpady, konstrukcja budynku i pozalądowe konstrukcje lub przewody rurowe lub mniejsze części takich istniejących konstrukcji.

Pokrywa się istniejącą płytę metalową, którą jest metalową częścią dużej istniejącej konstrukcji.

Płytę metalową podpiera się belkami, wzdłużnikami lub płaskownikami łebkowymi, a wzmacniającą warstwę metalową umieszcza się tak, że belki, wzdłużniki lub płaskowniki łubkowe są usytuowane pomiędzy płytą metalową i wzmacniającą warstwą metalową.

Wzmacniającą warstwę metalową zagina się i układa się dalej od płyty metalowej w pobliżu belek lub płaskowników łebkowych niż w innych obszarach.

Wzmacniającą warstwę metalową łączy się z belkami lub płaskownikami łebkowymi na powierzchni przeciwległej do wewnętrznej powierzchni płyty metalowej istniejącej konstrukcji, z którą te belki lub płaskowniki łebkowe są połączone.

Wzmacniającą warstwę metalową można mocować do belek lub płaskowników łebkowych za pośrednictwem członów dystansowych.

Sposób opisany poniżej korzystnie umożliwia wzmacnianie płyty metalowej istniejącej konstrukcji, której trwałość dobiega do końca, bez jej usuwania i przy niewielkiej ingerencji. To powoduje, że czas wyłączenia konstrukcji podczas odnawiania jest krótszy. Powstała wzmocniona konstrukcja jest tylko nieznacznie cięższa od nowej płyty metalowej zastępującej starą płytę. Ten sposób umożliwia odnawianie kadłubów bez potrzeby wprowadzania do suchego doku. Wzmocnienie zapewnia wewnętrzne tłumienie i izolację akustyczną. Tworzywo sztuczne może być samoutwardzające się i po prostu pozostawione do utwardzenia lub na przykład utwardzane pod wpływem ciepła i ogrzewane dla utwardzenia.

Z zastosowaniem sposobu według niniejszego wynalazku można otrzymać konstrukcje podobne do tych opisanych w opisie patentowym US 5,778,813, brytyjskich zgłoszeniach patentowych GB-A-2337022 i GB 9926333.7. Materiały i techniki ujawnione w tych dokumentach mogą być wykorzystane w realizacji obecnego wynalazku i konstrukcje wykonane sposobem zgodnie z niniejszym wynalazkiem mogą odznaczać się korzyściami w nich opisanymi.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach realizacji z odniesieniem do dołączonych rysunków, na których: fig. 1 jest widokiem przekroju poprzecznego płyty metalowej istniejącej konstrukcji, która została wzmocniona sposobem według wynalazku; fig. 2 jest rzutem od góry płyty metalowej istniejącej konstrukcji podczas wzmacniania sposobem według wynalazku; fig. 3 przedstawia poprzeczny przekrój poprzeczny typowego statku, do którego można zastosować sposób według niniejszego wynalazku; fig. 4 jest widokiem przekroju płyty metalowej istniejącej konstrukcji, która została wzmocniona sposobem według wynalazku i która otacza punkt łączenia; fig. 5 jest widokiem przekroju płyty metalowej istniejącej konstrukcji, która została wzmocniona w obrębie płyty metalowej sposobem według wynalazku; fig. 6 jest widokiem przekroju płyty metalowej istniejącej konstrukcji, która została wzmocniona w obrębie płyty metalowej sposobem według wynalazku z wytworzeniem kompozytowego laminatu konstrukcyjnego; fig. 7a, b i c są widokami przekrojów płyt metalowych istniejącej konstrukcji, które zostały wzmocnione w obrębie płyt metalowych sposobem według wynalazku i w których wzmocnione metalowe warstwy otaczają człony podpierające (usztywniacze) płyt metalowych.

Na figurach, podobne części są oznaczone podobnymi numerami.

Fig. 1 jest widokiem przekroju poprzecznego pokładu promu Ro-Ro, który został wzmocniony sposobem według niniejszego wynalazku. Płyta metalowa 10 tworząca pierwotny pokład jest podparta belkami 12 i płaskownikami łebkowymi 17. Do spodniej strony 16 płyty metalowej 10 są dołączone różne przewody rurowe i kable 14, jak również materiał izolacji ogniowej 15.

Płyta metalowa 10 ma pierwotną grubość A, która dla pokładu promu Ro-Ro wynosi przykładowo od 10 mm do 20 mm. Zwykle, korozja i zużycie zmniejsza grubość płyty metalowej 10 o około 0,15 mm na rok. W tych warunkach płyta metalowa 10 musi być wymieniana lub wzmacniana po około dwudziestu latach używania.

Sposób wzmacniania według niniejszego wynalazku obejmuje dołączenie wzmacniającej warstwy metalowej 20 do płyty metalowej 10 istniejącej konstrukcji. Warstwa metalowa 20 jest usytuowana w oddaleniu od płyty metalowej 10 z utworzeniem wnęki 40 pomiędzy płytą metalową 10 i wzmacniającą warstwą metalową 20. Następnie, do wnęki 40 jest wtryskiwana lub odlewana pośrednia warstwa z nieutwardzonego tworzywa sztucznego. Po utwardzeniu tworzywa sztucznego, które korzystnie jest samo utwardzającym się tworzywem sztucznym nie wymagającym żadnego działania dla jego utwardzania lub na przykład tworzywem sztucznym utwardzanym pod wpływem ogrzewania, przywie4

PL 202 597 B1 ra ono do wewnętrznej powierzchni 18 płyty metalowej 10 i do wzmacniającej warstwy metalowej 20 tak, że tworzy złożony człon konstrukcyjny zdolny do przenoszenia obciążeń znacznie większych niż ich ciężar. Ogólnie, wszystkie spoiny są wykonane przed wtryskiwaniem tworzywa sztucznego.

W przykładzie wykonania pokazanym na fig. 1, elementy dystansowe 30 są umieszczone pomiędzy płytą metalową 10 i wzmacniającą warstwą metalową 20. Elementy dystansowe 30 mogą mieć dowolny przekrój lub kształt, ale po przymocowaniu do wewnętrznej powierzchni 18 płyty metalowej 10 ich sąsiadującym końcem 34 zwykle wystają powyżej płyty metalowej 10 na tę samą odległość. Ta odległość może być różna dla różnych wnęk lub zmieniać się we wnęce zależnie od zastosowania. Następnie mocuje się wzmacniającą warstwę metalową 20 do drugich końców 32 elementów dystansowych 30 tworząc w ten sposób wnękę 40. W ten sposób może to być zastosowane na odkształconych lub wybrzuszonych płytach. Wzmocnienie zapewnia gładką powierzchnię wzmocnionego boku. Jest to szczególnie korzystne dla promów Ro-Ro, ponieważ zapewnia gładką powierzchnię jezdną dla pojazdów.

Korzystnie elementy dystansowe 30 są wykonane z metalu i dlatego mogą być przyspawane (przy zastosowaniu spoiny pachwinowej 35) do pierwotnej płyty metalowej 10, jak również do wzmacniającej warstwy metalowej 20 przy użyciu spoin doczołowych 36 wzdłuż naturalnych złączy płyty. Korzystnie elementy dystansowe 30 mogą być zastosowane do dzielenia wnęki 40 pomiędzy płytą metalową 10 i wzmacniającą warstwą metalową 20 na wiele mniejszych wnęk o wielkości umożliwiającej odlewanie w nie tworzywa sztucznego.

Konstrukcja statku 100, do której stosuje się wynalazek jest pokazana na fig. 3. Ten statek ma konstrukcję o podwójnym kadłubie mającym poszycia wewnętrzne 101 i zewnętrzne 102 i dna wewnętrzne 103 i zewnętrzne 104. Poprzeczna grodź 105 jest także ukazana, a pokład jest oznaczony jako 106. Zęza jest oznaczona jako 107, górna krawędź nadburcia jako 108 a wręg ramowy jako 109. Obecny wynalazek może być zastosowany do jakiejkolwiek z tych części statku i oczywiście do innych części statku włącznie ze zbiornikowcami o pojedynczym kadłubie.

Najlepszym, obecnie znanym dla zgłaszającego, sposobem przygotowania istniejącej płyty metalowej i zapewnienia dobrego połączenia pomiędzy elementami dystansowymi 30 i istniejącą płytą metalową 10 jest śrutowanie lub oczyszczanie strumieniowo-ścierne wewnętrznej powierzchni 18 płyty metalowej 10. Jednak mogą być zastosowane także inne sposoby zapewniające wymaganą chropowatość powierzchni i powierzchnie pozbawioną farby i rdzy do spajania z tworzywem sztucznym. Korzystnie, powierzchnia 18 powinna być pozbawiona brudu, pyłu, oleju i wody.

Pośrednia warstwa powinna korzystnie mieć moduł sprężystości E co najmniej 250 MPa, bardziej korzystnie 275 MPa, w maksymalnej oczekiwanej temperaturze środowiska, w którym wzmocnienie jest stosowane. W zastosowaniu do statków powinna wynosić ona 100°C.

Wytrzymałość na rozrywanie, ściskanie i rozciąganie, jak również wydłużenie, powinno być maksymalne w celu umożliwienia wzmocnienia płyty dla umożliwienia absorbowania energii przez wzmocnioną płytę w przypadku nadzwyczajnych obciążeń, takich jak uderzenia. W szczególności, wytrzymałość na ściskanie i rozciąganie tworzywa sztucznego powinna być optymalnie co najmniej 2 MPa, a korzystnie 20 MPa. Wytrzymałość na ściskanie i rozciąganie może być oczywiście znacznie większa niż minimalna.

Plastyczność tworzywa sztucznego w najniższej temperaturze roboczej powinna być większa niż płyty metalowej lub warstw metalowych. Korzystna wartość plastyczności tworzywa sztucznego w najniższej temperaturze roboczej jest 50%. Współczynnik rozszerzalności lub kurczliwości cieplnej tworzywa sztucznego musi także być odpowiednio bliski współczynnikowi płyty metalowej 10 i wzmacniającej warstwy metalowej 20 tak, żeby zmiany temperatury w oczekiwanym zakresie roboczym i podczas spawania nie powodowały rozwarstwienia. Zakres, w jakim współczynniki rozszerzalności lub kurczliwości cieplnej dwóch materiałów mogą się różnić pomiędzy sobą zależy częściowo od sprężystości tworzywa sztucznego ale uważa się, że współczynnik rozszerzalności lub kurczliwości cieplnej tworzywa sztucznego może stanowić dziesięciokrotność współczynnika warstw metalowych. Współczynnik rozszerzalności lub kurczliwości cieplnej może być regulowany poprzez dodanie wypełniaczy do tworzywa sztucznego.

Wytrzymałość wiązania pomiędzy tworzywem sztucznym i wewnętrznymi powierzchniami 18, 22 płyty metalowej i wzmacniającej warstwy metalowej powinna być co najmniej 0,5 MPa, korzystnie 6 MPa, w całym okresie roboczym. Jest to korzystnie osiągane poprzez właściwą przyczepność tworzywa sztucznego do metalu ale może być zastosowany dodatkowy środek wiążący.

PL 202 597 B1

Dodatkowe wymagania, gdy płyta metalowa 10 jest częścią pokładu statku, (jak pokazano schematycznie na fig. 3), obejmują wytrzymałość połączenia na rozciąganie poprzecznie do powierzchni styku, która musi być wystarczająca do wytrzymania oczekiwanego podciśnienia hydrostatycznego i sił rozwarstwiających od połączeń metalowych. Tworzywo sztuczne musi być stabilne hydrolityczne w wodzie morskiej i słodkiej, a gdy człon ma być stosowany w zbiornikowcach olejowych musi być odporny chemicznie na oleje.

Zwykle tworzywem sztucznym może być elastomer, a wzmacniająca warstwa metalowa 20 może być stalowa, ze stopu aluminium lub innego typowego metalu stosowanego w praktyce konstrukcyjnej. Elastomer może dlatego zasadniczo zawierać poliol (na przykład poliester lub polieter) razem z izocyjanianem lub dwuizocyjanianem, przedłużaczem łańcucha i wypełniaczem. Wypełniacz jest zastosowany, gdy potrzeba do zmniejszenia współczynnika cieplnego warstwy pośredniej, zmniejszenia kosztu i innej regulacji właściwości fizycznych elastomeru. Mogą być zawarte także inne dodatki, na przykład zmieniające mechaniczne właściwości lub inne charakterystyki (na przykład przyczepność, odporność na wodę i olej) i środki przeciwpalne.

Wielkość koniecznych wlotów wtryskowych i ich rozmieszczenie zależy od dostępnego sprzętu do wtryskiwania składników tworzywa sztucznego i ustawienia wnęki. Ogólnie, występuje jeden wlot wtryskowy we wnęce. Wloty mogą być usytuowane w wzmacniającej warstwie metalowej 20 lub płycie metalowej 10 i powinny być tak zlokalizowane, aby zminimalizować lub wyeliminować rozpryskiwanie. Wloty wtryskowe są korzystnie szybko rozłączalnymi wlotami, możliwie z jednokierunkowymi zaworami, które mogą być wpuszczone w podłoże po odlaniu. Mogą one także być uszczelnione korkami, które są wyrównane gładko z podłożem po odlaniu.

W każdej z wnęk 40 są utworzone otwory wentylacyjne umożliwiające wydobywanie się powietrza z wnęki i zapobieganie pozostawaniu pustej przestrzeni. Otwory wentylacyjne mogą być nagwintowane, co umożliwia umieszczenie korków po ich napełnieniu lub mogą zawierać zawory lub inne mechaniczne urządzenia, które są zamykane po napełnieniu. Otwory wentylacyjne i korki lub zawory korzystnie są gładko wyrównane z podłożem po utwardzeniu tworzywa sztucznego.

Korki umieszczone w wlotach wtryskowych lub otworach wentylacyjnych są wykonane z materiału, który ma właściwości galwanicznie kompatybilne z wzmacniającą warstwą metalową 20. Jeżeli wzmacniająca warstwa metalowa 20 jest ze stali, korki mogą być z brązu. Gdy jest wymagane, korki metalowe do otworów wentylacyjnych lub wlotów wtryskowych mogą być ciśnieniowymi zaworami bezpieczeństwa sterowanymi temperaturą.

Proces wtryskiwania musi być monitorowany dla zapewnienia równomiernego napełnienia wnęki bez ciśnienia zwrotnego, które może spowodować spęcznienie i nierównomierną grubość płyty i dla zapewnienia utrzymania dokładności wymiarów (grubości rdzenia) w określonych granicach.

Po wytworzeniu i podczas utwardzania, może być konieczne sprawdzenie, czy elastomer został prawidłowo spojony z warstwami metalowymi. To może być dokonane przy użyciu technik ultradźwiękowych lub promieniowania X lub za pomocą dowolnych innych odpowiednich technik oznaczania.

W ten sposób, płyta metalowa 10 istniejącej konstrukcji może być wzmocniona bez odłączania od wewnętrznej powierzchni 18 i bez odłączania części składowych takich, jak podpierające belki 12, rury lub kable 14 i materiał izolacji ogniowej.

Metalowe lub elastomerowe człony podporowe 50 o dowolnym kształcie z płaskimi równoległymi powierzchniami końcowymi są umieszczone lub dołączone do wewnętrznej powierzchni 18 metalowej płyty 10 pomiędzy elementami dystansowymi 30 zanim wzmacniająca warstwa metalowa 20 zostanie przymocowana do elementów dystansowych 30. Te człony podporowe 50 podpierają wzmacniającą warstwę metalową 20 i zapewniają dokładność wymiarową (grubości elastomeru i płaskości warstwy metalowej).

Fig. 2 przedstawia rzut z góry typowych elementów dystansowych 30 i członów podporowych 50, które są zastosowane w niniejszym wynalazku. Najkorzystniej, elementy dystansowe 30 są prostopadłościenne w przekroju poprzecznym, dzięki czemu mogą być łatwo łączone ze sobą tworząc wnęki o odpowiednich wymiarach do wtryskiwania elastomeru. Powierzchnia płaska 32 elementów dystansowych 30 zapewnia idealną powierzchnię do ułożenia wzmacniającej warstwy metalowej 20 i do wykonania spoin doczołowych 36 lub szwów płyty.

Grubość B wzmacniającej warstwy metalowej 20 jest korzystnie większa niż 1 mm, ale może być dowolna pod warunkiem, że zapewnia wymagane właściwości konstrukcyjne, możliwości wytwarzania, obsługiwania i spawania, taka jak 6 mm. Grubość 3 mm zapewnia dodatkowe dziesięć lat utrzymania płyty pokładu jako konstrukcyjnie równoważną lub lepszą niż sama istniejąca płyta meta6

PL 202 597 B1 lowa 10. Grubość C tworzywa sztucznego jest optymalnie pomiędzy 10 mm i 25 mm, ale może być grubsza zależnie od zastosowania i wymagań konstrukcyjnych. Na przykład, dla pokładów zbiornikowców lub promów masowych, średnia grubość rdzenia może być około 100 mm.

Całkowite przykrycie pokładu przy wymiarze B równym 3 mm, wymiarze C równym 15 mm i przy wymiarach rzutu 140 metrów na 19 metrów (typowy pokład promu Ro-Ro) ma ciężar równoważny mniej więcej jednej ciężarówce. Taki pokład ma wytrzymałość około 2,5 kN/m² porównywalną z wytrzymałością pierwotnego pokładu, która przy grubości 12,5 mm wynosi 2,2 kN/m².

Fig. 4 przedstawia zastosowanie sposobu według wynalazku do pokładu otaczającego punkt łączenia. W takim przypadku (i w przypadku, gdy istniejąca płyta metalowa 10 nie styka się z członem metalowym pod kątem prostym lub zbliżonym do niego, na przykład przy pokrywach luku), element dystansowy 30 może być wykorzystany do utworzenia ściany bocznej pomiędzy wnęką 40 i zewnętrzną powierzchnią wzmocnionej konstrukcji. Spoiny pachwinowe 35 mogą być zastosowane do mocowania elementów dystansowych 30 do istniejącej płyty metalowej 10 jak również punktu łączenia i do mocowania warstwy wzmacniającej 20 do elementów dystansowych 30.

Fig. 5 przedstawia alternatywne usytuowanie warstwy wzmacniającej 20 względem istniejącej płyty. W przedstawionym sposobie, warstwa wzmacniająca jest dołączona z zachowaniem odstępu do istniejącej usztywnionej płyty po tej samej stronie, co człony podpierające 12 (na przykład wzdłużne żebra i poprzeczne belki) i usztywniające płaskowniki łebkowe 17). Ten przykład wykonania zapewnia wzmocnienie usztywnionej konstrukcji pokładu i burt, w których zewnętrzna powierzchnia płyty styka się z płynem (wodą morską olejem, i tym podobnymi). Ten sam sposób wzmacniania może być zastosowany do innych usztywnionych burt, w celu przedłużenia ich trwałości lub zwiększenia wytrzymałości na obciążenia i uderzenia.

W przykładzie wykonania pokazanym na fig. 6, płyta wzmacniająca jest przyspawana bezpośrednio do sąsiedniego końca dolnego 19 istniejących płaskowników łebkowych 17 przy użyciu spoin doczołowych 36. W takiej konstrukcji, ze względu na dużą głębokość wnęk może być korzystne umieszczenie materiału piankowego 60 we wnękach w celu zmniejszenia ogólnego ciężaru wzmocnienia. Chociaż nie przedstawiono tego dokładnie na fig. 6, przestrzeń lub wnęka pomiędzy płytą metalową 10 i wzmacniającą warstwą metalową 20 może także zawierać elementy do obsługi (rury, kable), jak ujawniono to w zgłoszeniu patentowym GB 9926333. 7.

Fig. 7a przedstawia alternatywne usytuowanie wzmacniającej warstwy metalowej 20 względem istniejącej konstrukcji. W przedstawionym przykładzie wykonania, wzmacniająca warstwa metalowa 20 jest przymocowana przy zachowaniu odstępu do istniejącej usztywnionej płyty po tej samej stronie co istniejące piaskowniki łebkowe 17. Wzmacniająca warstwa metalowa 20 jest zagięta wokół płaskowników łebkowych tak, że płaskowniki łebkowe są umieszczone pomiędzy istniejącą płytą metalową 10 i wzmacniającą warstwą metalową 20. W przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 7a, wzmacniająca warstwa metalowa 20 jest przyspawana do członów dystansowych 31, które są także przyspawane do powierzchni płaskowników łebkowych 17 przeciwległe do ich powierzchni, którymi płaskowniki łebkowe są dołączone do płyty metalowej 10. Człony dystansowe 31 mogą być ciągłe lub nieciągłe, co umożliwia przepływanie materiału tworzywa sztucznego swobodnie wokół płaskowników łebkowych 17 lub tworzenie wnęk o ograniczonej objętości obejmujących jeden lub więcej płaskowników łebkowych 17. Fig. 7b przedstawia przykład wykonania, w którym nie wykorzystuje się członów dystansowych 31 do mocowania wzmacniającej warstwy metalowej 20 do płaskowników łebkowych. Przedstawiony na fig. 7b przykład wykonania ukazuje, że szwy łączące wzmacniającą warstwę metalową 20 są wykonane na każdym płaskowniku łebkowym 17 wzdłuż długości żebra lub płaskownika łebkowego 17. Przykład wykonania pokazany na fig. 7c ukazuje metalową warstwę wzmacniającą 20 przymocowaną do kątowych członów usztywniających lub w ograniczających przypadkach do poprzecznych belek lub wzdłużnych żeber 12 w podobny sposób, jak mocowana jest wzmacniająca warstwa metalowa 20 do płaskownika łebkowego 17 na fig. 7a i 7b. We wszystkich przykładach przedstawionych na fig. 7, metalowa warstwa wzmacniająca 20 jest zagięta tak, że jest ona usytuowana dalej od metalowej płyty 10 w pobliżu belek 12 lub płaskowników łebkowych 17 niż w innych położeniach. Metalowa warstwa wzmacniająca 20 może być zagięta pod dowolnym kształtem (na przykład zakrzywionym, płaskim, i tym podobnym) i może składać się z wielu płyt, na przykład jednej pomiędzy każdym płaskownikiem łebkowym 17 lub być ciągła. Zaletą przykładów wykonania przedstawionych na fig. 7 jest to, że metalowa warstwa wzmacniająca 20 upraszcza nakładanie poprawiającej jakość powłoki na wewnętrzną powierzchnię, zmniejsza lokalne zakrzywienia płyty na spawanych złączach element usztywniający/płyta, zmniejsza prawdopodobieństwo

PL 202 597 B1 pękania zmęczeniowego spoin i zapewnia dodatkowe wzmocnienie w celu poprawienia wytrzymałości istniejących członów usztywniających, które mogą być zniszczone.

We wszystkich przykładach wykonania pośrednia warstwa może być wtryskiwana przez albo metalową warstwę 10 albo metalową warstwę wzmacniającą 20 w tylu miejscach ile jest wymaganych dla zapewnienia całkowitego wypełnienia wnęk 40.

Przykłady wykonania przedstawione na fig. 7 są odpowiednie dla konstrukcji, w których istnieje wiele różnych przeszkód, jak mocowania pokładowe, rury, luki i tym podobne, na zewnętrznej powierzchni płyty metalowej 10, które mogą przeszkadzać w zastosowaniu warstwy metalowej, jak przedstawiono na fig. 1. Ponadto, ten przykład wykonania może być zastosowany do konstrukcji, która ma uszkodzone człony usztywniające (wybrzuszone lub wygięte) wskutek lokalnych przeciążeń.

W kolejnym przykładzie wykonania, istniejące człony usztywniające są przycięte w celu skrócenia ich długości i pozostawienia słupów, a warstwa wzmacniająca jest przymocowana do istniejącej płyty z odstępem względem słupów członów usztywniających takiej konstrukcji, pośrednia warstwa musi być grubsza dla zapewnienia wymaganej sztywności. Ten przykład wykonania jest użyteczny, gdy człony usztywniające zostaną zdeformowane lub zniszczone lub istniejące spoiny pomiędzy członami usztywniającymi i płytą zostaną uszkodzone.

We wszystkich przykładach wykonania, przed przymocowaniem wzmacniającej warstwy metalowej 20, pęknięcia spoin członów usztywniających mogą być naprawione i mogą być przeprowadzone inne prace konserwacyjne.

Sposób według wynalazku może być zastosowany także do ponownego instalowania i/lub odnawiania istniejącej konstrukcji metalowej, zwłaszcza płyt metalowych istniejącej większej konstrukcji metalowej. W szczególności, sposób dotyczy wzmacniania i/lub ponownego instalowania płyt metalowych, których grubość została zmniejszona wskutek korozji i/lub zużycia podczas używania i które muszą dlatego zostać wymienione lub wzmocnione.

Niniejszy wynalazek został opisany w odniesieniu do pokładu promu Ro-Ro. Jednak wynalazek jest także użyteczny do innych zastosowań, zwłaszcza tych, gdzie są oczekiwane wysokie obciążenia styczne i poprzeczne, na przykład obciążenia ładunku, lub gdzie są wymagane wysokie wytrzymałości na rozrywanie, zmęczenie lub postępowanie pęknięć. Przykładami takich konstrukcji są wyłożenia tuneli, zewnętrzne konstrukcje statków, konstrukcje znajdujące się poza lądem, zwłaszcza śmigłowce, dachy stadionów, zbiorniki na odpady.

Claims (14)

1. Sposób wzmacniania istniejącej konstrukcji metalowej, w którym przy płycie metalowej umieszcza się wzmacniającą warstwę metalową z odstępem od tej płyty metalowej i tworzy się co najmniej jedną wnękę pomiędzy wewnętrzną powierzchnią płyty metalowej i wewnętrzną powierzchnią wzmacniającej warstwy metalowej, po czym do tej co najmniej jednej wnęki wtryskuje się nieutwardzone tworzywo sztuczne i utwardza się to tworzywo sztuczne tworząc warstwę pośrednią i doprowadzając do przywierania tworzywa sztucznego do wewnętrznej powierzchni płyty metalowej i wewnętrznej powierzchni wzmacniającej warstwy metalowej, znamienny tym, że przed wtryśnięciem tworzywa sztucznego w co najmniej jednej wnęce (40) umieszcza się człony podporowe (50) w styku z wewnętrzną powierzchnią (18) płyty metalowej (10) istniejącej konstrukcji i wewnętrzną powierzchnią (22) dołączanej wzmacniającej warstwy metalowej (20).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wzmacniającą warstwę metalową (20) dołącza się do drugich końców (32) elementów dystansowych (30), których pierwsze końce (34) wcześniej łączy się z wewnętrzną powierzchnią (18) płyty metalowej (10) istniejącej konstrukcji.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że stosuje się metalowe elementy dystansowe (30), które łączy się z płytą metalową (10) istniejącej konstrukcji i wzmacniającą warstwą metalową (20) poprzez spawanie.

4. Sposób według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że elementy dystansowe (30) są płytowymi elementami dystansowymi, elementami dystansowymi z tworzywa sztucznego, kołnierzami zespołów łączących lub prętami podporowymi.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przed umieszczaniem wzmacniającej warstwy metalowej (20) wewnętrzną powierzchnię (18) płyty metalowej (10) istniejącej konstrukcji śrutuje się lub piaskuje i oczyszcza.

PL 202 597 B1

6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że stosuje się wzmacniającą warstwę metalową (20) o grubości mniejszej niż 20 mm.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wtryskuje się tworzywo sztuczne na warstwę pośrednią o grubości co najmniej 10 mm.

8. Sposób według zastrz. 1 albo 7, znamienny tym, że warstwę pośrednią wytwarza się z tworzywa sztucznego, które jest elastomerem.

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pokrywa się płytę metalową (10) istniejącej konstrukcji, którą jest wyłożenie tunelu, platforma mostu, ładownia towarów, burta statku, pokład statku, grodź, zewnętrzna konstrukcja statku, zbiornik na odpady, konstrukcja budynku i pozalądowe konstrukcje lub przewody rurowe lub mniejsze części takich istniejących konstrukcji.

10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pokrywa się istniejącą płytę metalową (10), którą jest metalową częścią dużej istniejącej konstrukcji.

11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że płytę metalową (10) podpiera się belkami, wzdłużnikami lub płaskownikami łebkowymi (17), a wzmacniającą warstwę metalową (20) umieszcza się tak, że belki, wzdłużniki lub płaskowniki łubkowe są usytuowane pomiędzy płytą metalową (10) i wzmacniającą warstwą metalową (20).

12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że wzmacniającą warstwę metalową (20) zagina się i układa się dalej od płyty metalowej (10) w pobliżu belek lub płaskowników łebkowych niż w innych obszarach.

13. Sposób według zastrz. 11 albo 12, znamienny tym, że wzmacniającą warstwę metalową (20) łączy się z belkami lub płaskownikami łebkowymi (17) na powierzchni przeciwległej do wewnętrznej powierzchni (18) płyty metalowej (10), z którą te belki lub płaskowniki łebkowe (17) są połączone.

14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że wzmacniającą warstwę metalową mocuje się do belek lub płaskowników łebkowych (17) za pośrednictwem członów dystansowych (31).